UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO – UERJ FACULDADE DE ENGENHARIA ÊNFASE EM SISTEMAS DE POTÊNCIA
DISCIPLINA: TRANSMISSÃO DE CORRENTE CONTÍNUA
Falhas de Conversores CA/CC
1
Alunos: Daniel Dutra FernandesPriscila Azevedo Prado LeiteRaphael Ferreira do Nascimento Lourenço
Professor: Pós-DSc.José Eduardo Telles Villas
2013-2
ÍNDICE Conversor Trifásico Simulação do Conversor: Retificador Falhas de Disparo Simples Falhas de Disparo Dupla Sucessiva Falhas de Disparo Dupla Não Sucessiva Falhas de Disparo Antecipado Simulação do Conversor: Inversor Falhas de Disparo Simples Falhas de Disparo Dupla Sucessiva Falhas de Disparo Dupla Não Sucessiva Falhas de Disparo Antecipado Referências
em qualquer instante t apenas 2 Tiristores conduzem corrente elétrica.
Comutação - Intervalo de Transição da Condução de um Tiristor.
3
Retificador de Onda Não Controlado:(a) Corrente Secundária(b) Formas de Onda de Tensão(c) Tensão Retificada
Conversor Trifásico (Ponte de Graetz):
4
Retificador de Onda Não Controlado:(a)Corrente Secundária(b)Formas de Onda de Tensão(c)Tensão Retificada
Conversor Trifásico:
Intervalo Tiristores
0 a 60° 1 e 2
60 a 120° 3 e 2
120 a 180° 3 e 4
180 a 240° 5 e 4
240 a 300° 5 e 6
300 a 360° 1 e 6
Comutação depende do Ângulo de Disparo (α) dos Tiristores.
por um intervalo de tempo t os Tiristores conduzem corrente elétrica forçadamente (polarizados inversamente).
Figura: Ângulo de Disparo (α) = 15°.
5
Corrente e Tensão de Fase do Retificador Controlado para um Ângulo de Atraso (μ = 15°): (a)Corrente de Linha;(b)Tensão Fase-Neutro;(c)Tensão Contínua;(d)Tensão Aplicada Fase-Fase.
Conversor Trifásico:
6
Corrente e Tensão de Fase do Retificador controlado para um Ângulo de Atraso (μ = 15°):(a)Corrente de Linha;(b)Tensão Fase-Neutro;(c)Tensão Contínua;(d)Tensão Aplicada Fase-Fase
Intervalo Tiristores
0+αT2 a 60°+αT3 1 e 2
60°+αT3 a 120°+αT4 3 e 2
120°+αT4 a 180°+αT5 3 e 4
180°+αT5 a 240°+αT6 5 e 4
240°+αT6 a 300°+αT1 5 e 6
300°+αT1 a 360°+αT2 1 e 6
Conversor Trifásico:
Formas de Ondas anteriores: Idealizadas.
•a Indutância L provoca um Atraso adicional a Comutação visto não ser possível variar instantaneamente a Corrente em um Elemento Indutivo;
•Transformador Conversor apresenta uma Indutância Íntrínseca que faz com que o Atraso seja inevitável;
Atraso - denominado Ângulo de Comutação (μ).
7
Efeito da Comutação sobre o Número de Válvulas Conduzindo
Conversor Trifásico:
8
Efeito da Comutação sobre o Número de Válvulas Conduzindo
Conversor Trifásico:
Intervalo Tiristores
0+αT2+μ6-2 a 60°+αT3+μ1-3 1,6-2 e 1-3,2
60°+αT3+μ1-3 a 120°+αT4+μ2-4 1-3,2 e 3,2-4
120°+αT4+μ2-4 a 180°+αT5+μ3-5 3,2-4 e 3-5,4
180°+αT5+μ3-5 a 240°+αT6+μ4-6 3-5,4 e 5,4-6
240°+αT6+μ4-6 a 300°+αT1+μ5-1 5,4-6 e 6,5-1
300°+αT1+μ5-1 a 360°+αT2+μ6-2 6,5-1 e 1,6-2
Simulação do Conversor
Possíveis Falhas neste Tipo de Operação:
-Disparo (Simples, Dupla Sucessiva, Dupla Não Sucessiva);-Disparo Antecipado; -uma Ponte Retificadora opera com Ângulos de Disparo (α) pequenos (5 a 30°);-por esta razão um Disparo Antecipado se confundiria com uma Falha de Disparo (ou adiantaria um dos Disparos).
Operação da Ponte Conversora como Retificador
Operação da Ponte Conversora: Retificador
Tipos de Falhas Simuladas:
- Falhas de Disparo (Simples, Dupla Sucessiva e Não Sucessiva);
- Disparo Antecipado.
Operação da Ponte Conversora: Retificador
Operação Normal: (α) = 30°
Falha de Disparo Simples: Tiristor 3
os Tiristores 1 e 2 conduzem quando a Tensão no Tiristor 3 se torna mais Positiva do que a Tensão no Tiristor 1; este deveria começar a conduzir mas a ausência de Pulso para o Disparo faz com que esta falhe e o Tiristor 1 continue conduzindo;
a partir do Disparo do Tiristor 4 (quando ocorre a Comutação de T2 com T4) é ocasionado um curto-circuito na Ponte Conversora (T1, T2 e T4 conduzindo) fazendo com que a Tensão CC se reduza a zero; esse curto-circuito permanecerá até o Instante da Extinção doTiristor 1;
imediatamente após a este a Ponte passa a operar normalmente (desde que nada de anormal aconteça);
uma Falha de Disparo Simples faz com que ocorra curto-circuito na Ponte durante aproximadamente 60° elétricos;
uma Falha de Disparo Simples faz com que ocorra curto-circuito na Ponte durante aproximadamente 60° elétricos; a Tensão CC se inverte no período correspondente ao cruzamento das Tensões (Vac = 0) até o instante da aplicação do Pulso de Disparo no Tiristor 4.
Falha de Disparo Simples: Tiristor 3
Falha de Disparo Simples: Tiristor 3
Falha de Disparo Simples: Tiristor 5
Falha de Disparo Simples: Tiristor 5
• para Falha de Disparo nos Tiristores 3 e 4 a Tensão CC se inverte por um período maior que para o caso de uma Falha de Disparo Simples (60°+ α);
• durante esse período a Ponte Retificadora irá operar como Inversor absorvendo Energia da LT CCAT;
• a partir do instante em que é dada a Ordem de Disparo do Tiristor 5 ocorre um curto na Ponte Conversora passando a ter os Tiristores 5 e 2 conduzindo;
• este curto permanecerá até a Comutação do Tiristor 2 com o Tiristor 6 com duração aproximada de 60°(1/6 do ciclo).
Falhas de Disparos Dupla Sucessiva
Falhas de Disparos Dupla Sucessiva: Tiristores 3 e 4
Falha de Disparos Dupla Sucessiva: Tiristores 3 e 4
Falha de Disparos Dupla Sucessiva: Tiristores 5 e 6
Falha de Disparos Dupla Sucessiva: Tiristores 5 e 6
-para Falha no Disparo dos Tiristores 3 e 5 o Período de Inversão da Tensão CC é igual ao de uma Falha de Disparo Simples ( = Ângulo de Disparo ( ));α
-com a ocorrência de um Curto-Circuito na Ponte (Tiristores 1 e 4 conduzindo) sua duração é prolongada pela Falha de Disparo do Tiristor 5;
-o Curto só é eliminado após a Comutação dos Tiristores 4 e 6 em um Intervalo de Tempo de cerca de 120°.
Falhas de Disparos Dupla Não Sucessiva
Falha de Disparos Dupla Não Sucessiva: Tiristores 3 e 5
Falha de Disparos Dupla Não Sucessiva: Tiristores 3 e 5
Falha de Disparos Dupla Não Sucessiva: Tiristores 2 e 6
Falha de Disparos Dupla Não Sucessiva: Tiristores 2 e 6
ocorre quando a Ponte está operando com um Ângulo de Disparo (α) muito pequeno e por Falha do Sistema de Controle um dos Pulsos é enviado ao Gate antecipadamente e a Tensão Aplicada no Tiristor ainda não está Positiva.
Falha de Disparo Antecipado
Falha de Disparo Antecipado: Tiristor 1
Falha de Disparo Antecipado: Tiristor 1
Falha de Disparo Antecipado: Tiristor 5
Falha de Disparo Antecipado: Tiristor 5
Simulação Inversor
Falhas Simuladas:
- Falhas de Disparo (Simples, Dupla Sucessiva, Dupla Não Sucessiva);- Falhas de Disparo Antecipado.
Operação como Inversor
Operação da Ponte Conversora: Inversor
Operação Normal: (α) = 120°
- este Tipo de Falha ocorre no Inversor somente quando há ausência de Pulsos para o Disparo;
- na Falha de Disparo no Tiristor 5 quando da Comutação do Tiristor 4 com 6 e ocorrendo um Curto-Circuito na Ponte (Tiristores 6 e 3 conduzindo) a sua duração será prolongada de aproximadamente 120° elétricos;
- este Curto provoca o não Acionamento do Tiristor 1 face a Tensão ser Negativa (Vab<0).
Falhas de Disparo
Falha de Disparo Simples: Tiristor 5
Falha de Disparo Simples: Tiristor 5
Falhas de Disparos Dupla Não Sucessiva: Tiristores 3 e 5
Falhas de Disparos Dupla Não Sucessiva: Tiristores 3 e 5
Falhas de Disparos Dupla Não Sucessiva: Tiristores 4 e 6
Falhas de Disparos Dupla Não Sucessiva: Tiristores 4 e 6
Falha de Disparo Antecipado: Tiristor 5
Falha de Disparo Antecipado: Tiristor 5
Disparo Antecipado: Tiristor 6
-a causa foi a perda de Controle de Pulso de Disparo no Gate fazendo com que o Disparo tivesse sido aplicado antecipadamente;
- a Forma de Onda da Tensão CC é mais distorcida e portanto Harmônicos Não Característicos estão presentes nas Formas de Ondas.
Falha de Disparo Antecipado
Falha de Disparo Antecipado: Tiristor 6
Falha de Disparo Antecipado: Tiristor 6
REFERÊNCIAS
[1] Power System Protection – P.M. Anderson IEE Press - Power Engineering Series.
[2] http://www.energy.siemens.com/us/en/power-transmission/hvdc
[3] Kimbark, E. W, Direct Current Transmission, Vol. 1, Wiley-Interscience, New York, 1971.
50